CH709355A1

CH709355A1 - Method and systems for connections using light beams.

Info

Publication number: CH709355A1
Application number: CH00382/14A
Authority: CH
Inventors: Alessandro Pasquali
Original assignee: Alessandro Pasquali
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2015-09-15

Abstract

Le onde radio attualmente presentano fronti in cui non possono essere utilizzate, mentre le comunicazioni via luce non in fibra presentano alcuni limiti tecnici. Attraverso la presente invenzione viene potenziata la capacità di effettuare telecomunicazioni con mezzi alternativi ad esempio alle onde radio. L’invenzione vede tecniche di comunicazione via luce che riducono notevolmente i limiti dovuti ad esempio alla natura fisica dei raggi luminosi. Tale metodo di agevolazione delle comunicazioni ottiche viene illustrato con esempi di applicazione a un impianto per telefonia mobile (B) a un sistema di delocalizzazione (T) di segnali attraverso la luce. I segnali luminosi nella presente invenzione sono captabili con dispositivi a installazione fissa oppure con dispositivi portatili quali ad esempio celle fotovoltaiche e idonei apparecchi per telefonia mobile. L’utilizzo della presente invenzione permette inoltre di evitare alcune circostanze di elevato consumo energetico degli apparecchi portatili grazie alla loro non entrata in trasmissione anche in comunicazioni di tipo bidirezionale.Radio waves currently have fronts where they cannot be used, while non-fiber light communications have some technical limitations. Through the present invention the ability to carry out telecommunications with alternative means, for example to radio waves, is strengthened. The invention sees communication techniques via light that considerably reduce the limits due for example to the physical nature of light rays. This method of facilitating optical communications is illustrated with examples of application to a system for mobile telephony (B) to a system of delocalization (T) of signals through light. The light signals in the present invention can be obtained with fixed installation devices or with portable devices such as for example photovoltaic cells and suitable mobile telephone devices. The use of the present invention also makes it possible to avoid some circumstances of high energy consumption of portable devices thanks to their non-transmission also in two-way communications.

Description

Settore tecnico:Technical field:

[0001] Elettronica e telecomunicazioni. [0001] Electronics and telecommunications.

Stato della tecnicaState of the art

[0001] Attualmente una notevole quantità di dispositivi fissi o portatili necessitano di un collegamento mono o bidirezionale senza fili per poter adempiere al lavoro per cui sono stati ideati. Ad esempio, un dispositivo per la telefonia mobile durante una conversazione telefonica riceve i segnali via radio dalla rete e attraverso lo stesso mezzo ritrasmette dei segnali di risposta. Il collegamento del dispositivo è garantito da interazioni bidirezionali a radiofrequenza basati su sistemi per trasmissione e ricezione di segnali. Tali sistemi necessitano di essere opportunamente alimentati e lo stadio di trasmissione solitamente rappresenta nelle telecomunicazioni uno degli elementi di maggior assorbimento energetico. Questo dispendio energetico è un fattore rilevante per l’autonomia dei dispositivi portatili. [0001] Currently, a considerable amount of fixed or portable devices require a mono or bidirectional wireless connection in order to be able to perform the work for which they were designed. For example, a device for mobile telephony receives the signals via radio from the network during a telephone conversation and retransmits signals via the same medium. The connection of the device is guaranteed by bi-directional radio frequency interactions based on systems for transmitting and receiving signals. These systems need to be properly powered and the transmission stage usually represents one of the most energy-absorbing elements in telecommunications. This energy expenditure is an important factor for the autonomy of portable devices.

[0002] Allo stato attuale è anche noto che l’utilizzo delle onde radio può risultare critico in contesti dove generano disturbi ad apparati, interferenze e in luoghi dov’è rischioso diffondere onde radio o introdurre generatori di radiofrequenza. Se si cerca tra metodi di telecomunicazione alternativi si trovano quelli basati su comunicazioni ottiche. Questi sistemi presentano alte prestazioni se utilizzati per collegamenti attraverso fibre ottiche mentre efficienza inferiore si riscontra nel caso in cui la luce venga diffusa nell’ambiente. Uno dei maggiori limiti è la ridotta stabilità del collegamento dovuta alla natura stessa dei raggi luminosi. Questi raggi infatti non sono in grado di attraversare la maggior parte dei materiali e superare molti degli ostacoli normalmente presenti. Tutto ciò rende la luce debolmente idonea ad essere utilizzata in sostituzione delle onde radio ad esempio nel campo delle comunicazioni telefoniche mobili e nel campo della diffusione molto de localizzata di segnali. [0002] At present it is also known that the use of radio waves can be critical in contexts where they generate disturbances to equipment, interference and in places where it is risky to spread radio waves or introduce radio frequency generators. If you search for alternative telecommunication methods, you will find those based on optical communications. These systems have high performance when used for connections through optical fibers, while lower efficiency is found if the light is diffused into the environment. One of the major limitations is the reduced stability of the connection due to the nature of the light rays themselves. In fact, these rays are not able to pass through most materials and overcome many of the obstacles normally present. All this makes the light weakly suitable to be used in place of radio waves, for example in the field of mobile telephone communications and in the very localized distribution of signals.

Presentazione dell’invenzionePresentation of the invention

[0003] La presente invenzione è rappresentata da metodo e impianti per instaurare collegamenti sfruttanti la luce in modo migliorativo rispetto alla stato attuale della tecnica. L’invenzione viene illustrata facendo riferimento ad un esempio di impianto per telefonia mobile in area domestica e ad un esempio di delocalizzazione di segnali non telefonici. Nel primo esempio i segnali provengono dalla rete telefonica e sono poi indirizzati all’impianto al fine di permettere l’utilizzo di dispositivi mobili nella zona interessata. L’invenzione si presta anche all’installazione di dispositivi fissi che sfruttano la luce dell’impianto. I segnali audio associabili al dispositivo mobile vengono raccolti dall’impianto, esternamente al dispositivo mobile. Questo consente di avere circostanze in cui non è necessaria la trasmissione della voce dal dispositivo mobile. L’applicazione dell’invenzione consente di avere risparmio energetico e la possibilità di semplificazione degli apparati. II dispositivo mobile riceve i segnali dall’impianto attraverso raggi luminosi diffusi nell’ambiente ed è in grado di inviare dei comandi all’impianto. L’impianto e il dispositivo mobile possono lavorare con fonti di luce rese idonee allo scopo attraverso qualunque tecnica. L’invenzione qui presentata funziona sia nel caso di apparecchi dotati di questa sola modalità di trasmissione, sia nel caso di apparecchi o impianti in cui si voglia mantenere una funzionalità ibrida, ad esempio non abbandonando le precedenti tecnologie. Il secondo esempio fa riferimento a esempi di delocalizzazione dei segnali sfruttando la luce e il sussidio di una rete. La rete permette, interfacciata a una o più sorgenti luminose, di risolvere ad esempio problemi di delocalizzazione e diffusione di segnali trasportati via luce prelevati medesimo input. L’invenzione, presentata attraverso questi esempi di esecuzione, permette inoltre il potenziamento delle telecomunicazioni in aree tecniche o ad alto rischio dove potrebbe essere tecnicamente interferente o pericolosa la presenza di radiofrequenza e l’introduzione di sorgenti di onde radio. [0003] The present invention is represented by a method and plants for establishing connections exploiting light in an improved manner with respect to the current state of the art. The invention is illustrated by referring to an example of a plant for mobile telephony in a domestic area and to an example of delocalization of non-telephone signals. In the first example the signals come from the telephone network and are then directed to the system in order to allow the use of mobile devices in the area concerned. The invention also lends itself to the installation of fixed devices that exploit the light of the system. The audio signals that can be associated with the mobile device are collected by the system, outside the mobile device. This allows for circumstances in which voice transmission from the mobile device is not required. The application of the invention allows for energy savings and the possibility of simplifying the equipment. The mobile device receives the signals from the system through light rays diffused in the environment and is able to send commands to the system. The system and the mobile device can work with light sources made suitable for the purpose through any technique. The invention presented here works both in the case of devices equipped with this single transmission method, and in the case of devices or systems in which a hybrid functionality is to be maintained, for example by not abandoning the previous technologies. The second example refers to examples of delocalization of signals by exploiting the light and the aid of a network. The network allows, interfaced with one or more light sources, to solve, for example, problems of delocalization and diffusion of signals transported by light taken from the same input. The invention, presented through these examples of execution, also allows the enhancement of telecommunications in technical or high-risk areas where the presence of radiofrequency and the introduction of radio wave sources could be technically interfering or dangerous.

Esecuzione dell’invenzioneExecution of the invention

[0004] In funzione delle prestazioni che si vogliono ottenere dall’invenzione si afferma che: [0004] According to the performance to be obtained from the invention it is stated that:

[0005] possono essere utilizzati o introdotti raggi di luce sia nel caso in cui essi provengano da fonti artificiali sia nel caso di fonti naturali. [0005] light rays can be used or introduced both in the case in which they come from artificial sources and in the case of natural sources.

[0006] Sono utilizzabili raggi luminosi che seguono cammini ottici e percorsi di ogni tipologia. [0006] Light beams can be used that follow optical paths and paths of every type.

[0007] Sono utilizzabili raggi luminosi che subiscono riflessioni o rifrazioni. Sono ugualmente idonei raggi luminosi che hanno attraversato o interagito con fibre ottiche, filtri, reticoli, molecole, atomi e particelle. [0007] Light rays can be used that undergo reflections or refractions. They are equally suitable light rays that have crossed or interacted with optical fibers, filters, lattices, molecules, atoms and particles.

[0008] Sono utilizzabili raggi luminosi appartenenti sia allo spettro del visibile che alle frequenze non percepibili dall’occhio umano [0008] Light beams belonging to both the visible spectrum and the frequencies not perceivable by the human eye can be used

[0009] Sono utilizzabili raggi luminosi di una o più sorgenti diverse. [0009] Light beams of one or more different sources can be used.

[0010] Sono utilizzabili le proprietà dei raggi luminosi modulati analogicamente o digitalmente. [0010] The properties of analogically or digitally modulated light rays can be used.

[0011] Sono utilizzabili raggi luminosi trasportanti uno o più segnali provenienti da una o più fonti. <tb>La fig. 1<SEP>illustra un esempio di forma di esecuzione dell’invenzione: un impianto per telefonia in area domestica. <tb>La fig. 2<SEP>fa riferimento ad un esempio di esecuzione dell’invenzione caratterizzato da delocalizzazione via luce di segnali non telefonici.[0011] Light rays can be used carrying one or more signals coming from one or more sources. <tb> Fig. 1 <SEP> illustrates an example of embodiment of the invention: a system for telephony in domestic area. <tb> Fig. 2 <SEP> refers to an example of execution of the invention characterized by delocalization by light of non-telephone signals.

[0012] La luce per i collegamenti ottici degli esempi proviene da fonti LED che trasmettono analogicamente. [0012] The light for the optical connections of the examples comes from LED sources that transmit analogically.

[0013] La luce trattata negli esempi viene diffusa nell’ambiente direttamente dalle sorgenti luminose. [0013] The light treated in the examples is diffused into the environment directly from the light sources.

Impianto per telefonia domesticaHome telephone system

[0014] L’impianto per telefonia domestica senza fili rappresentato in fig. 1 lavora utilizzando fonti luminose «L» e la linea telefonica «X» in arrivo all’unità abitativa. Secondo l’invenzione la linea telefonica può arrivare sia via cavi elettrici o ottici, sia attraverso sistemi wireless. La linea telefonica in questo caso arriva via fili conduttori elettronici. La linea «X» è diretta ad una comune centralina che rende disponibile i contatti di input, output e commutazione. Tale centralina è installata nel blocco «T», che ha anche il controllo della modulazione delle fonti luminose «L» dell’impianto. Il segnale di input viene raccolto da uno o più microfoni «Z». I microfoni «Z» raccolgono l’audio «A» dell’ambiente al fine di inviarlo alla linea telefonica. II sistema microfonico è attivabile nel momento in cui viene avviato un collegamento telefonico. L’attivazione del sistema microfonico può avvenire in funzione della posizione del dispositivo portatile «B» che si intende usare. Questo invia dei segnali all’impianto il quale attiva il sistema microfonico dell’area dov’è presente il dispositivo. Un esempio di realizzazione di tale sistema di selezione di aree audio si ha installando in ogni ambiente un fotosensore «Y» che capta i segnali di un led presente sul dispositivo portatile. Il led irradia dei segnali luminosi allo scopo di telecomandare l’attivazione del microfono «Z» presente in tale ambiente. Per microfono si intende qualunque sistema atto a captare segnali sonori e ad introdurli nell’impianto. L’area domestica in esame è dotata di un sistema d’illuminazione per ambienti composto dalle fonti luminose «L». Secondo la presente invenzione l’impianto d’illuminazione viene interfacciato in parte o totalmente con l’impianto telefonico. L’illuminazione ambientale «L» dell’esempio viene realizzata attraverso dei led. Questi led hanno a monte un sistema che preleva i segnali audio dalla centralina telefonica installata in «T» e li utilizza al fine di ottenere una modulazione sulla tensione o sulla corrente con cui vengono alimentati. Tale sistema di modulazione è realizzabile sulla base dello schema del transistore che alimenta i led e alla base del quale arrivano i segnali audio che modificano i parametri di alimentazione dei led. Tali led trasmettono emettendo analogicamente il segnale telefonico in arrivo dalla rete. Questo segnale viene captato dal dispositivo portatile «B» che è in grado di demodulare i segnali luminosi grazie ad esempio all’utilizzo di fototransistor. »C» rappresenta un dispositivo di telefonia fisso con capacità di captazione luminosa. La diffusione del segnale della rete attraverso le luci «L», può essere attivata separatamente nei vari ambienti ad esempio attraverso un sistema analogo a quello illustrato per l’attivazione locale dei microfoni. Il dispositivo mobile «B» pilota l’impianto per inviare chiamate. Al momento dell’arrivo di una chiamata il dispositivo ne riceve informazione attraverso segnali emessi dalla luce «l» in questa circostanza. La risposta alla chiamata o l’invio di segnali atti a stabilire il collegamento telefonico avviene tramite la capacità di telecomando del dispositivo mobile o tramite una introducibile base. Le capacità di telecomando sono realizzabili attraverso le tecniche infrarosse o visibili utilizzate stato attuale in molti dei dispositivi per controllo di apparati domestici. Secondo la presente invenzione il sistema circostante ai dispositivi fissi o mobili è abilitato anche alla raccolta di input di diverso genere provenienti dall’ambiente oppure da dispositivi sfruttanti altri settori tecnici. Esempio di diverso input proveniente dall’ambiente è la raccolta di immagini mentre input di differenti apparati possono essere quelli di schede a lettura per induzione. [0014] The wireless home telephone system shown in fig. 1 works using light sources «L» and the telephone line «X» coming to the housing unit. According to the invention, the telephone line can reach either via electric or optical cables, or through wireless systems. The telephone line in this case arrives via electronic wires. The «X» line is directed to a common control unit which makes the input, output and switching contacts available. This control unit is installed in the «T» block, which also controls the modulation of the light sources «L» of the system. The input signal is collected by one or more «Z» microphones. The «Z» microphones collect the «A» audio from the room in order to send it to the telephone line. The microphone system can be activated when a telephone connection is started. The activation of the microphone system can take place according to the position of the portable device «B» which it is intended to use. This sends signals to the system which activates the microphone system of the area where the device is present. An example of such a system for selecting audio areas is to install a "Y" photosensor in each room which picks up the signals of a LED on the portable device. The LED radiates light signals in order to remotely control the activation of the "Z" microphone in this environment. Microphone means any system capable of picking up sound signals and introducing them into the system. The domestic area in question is equipped with a lighting system for environments composed of light sources «L». According to the present invention the lighting system is interfaced partly or totally with the telephone system. The environmental lighting «L» of the example is realized with LEDs. These LEDs have a system upstream that picks up the audio signals from the telephone exchange installed in «T» and uses them in order to obtain a modulation on the voltage or current with which they are powered. This modulation system can be realized on the basis of the scheme of the transistor which feeds the LEDs and at the base of which the audio signals arrive which modify the power supply parameters of the LEDs. These LEDs transmit by analogously emitting the telephone signal arriving from the network. This signal is picked up by the portable device «B» which is able to demodulate the light signals thanks for example to the use of phototransistors. »C» represents a fixed telephony device with light collection capacity. The diffusion of the network signal through the «L» lights can be activated separately in the various rooms, for example through a system similar to that illustrated for the local activation of the microphones. The mobile device «B» drives the system to send calls. When a call arrives, the device receives information through signals emitted by the light «l» in this circumstance. The response to the call or the sending of signals suitable for establishing the telephone connection takes place through the remote control capacity of the mobile device or through an introducable base. The remote control capabilities are achievable through the infrared or visible techniques used current status in many of the devices for home appliance control. According to the present invention the system surrounding the fixed or mobile devices is also enabled for the collection of inputs of different kinds coming from the environment or from devices exploiting other technical sectors. Example of different input from the environment is the collection of images while inputs from different devices can be those of induction reading cards.

DeIocalizzazione luminosa di segnali non telefoniciLuminous de-localization of non-telephone signals

[0015] Alla base dell’esempio rappresentato nel disegno 2 , abbiamo l’utilizzo di una rete «L» di distribuzione di segnali interfacciata con dei punti che denominiamo punti luce «C». L’uso della parola punto non denota nell’invenzione la necessaria presenza di fonti di luce puntiformi. Tali punti emettono luce utilizzabile per il trasporto di segnali. La funzione di rete di distribuzione «L» può anche essere esplicata da apparati locali collegati a ripetitori, sistemi di copertura wireless, fonti di segnale da irradiare via luce. Ogni punto luce è interfacciabile a più segnali da de localizzare e viceversa ogni segnale da de localizzare è interfacciabile a più punti luce. Nella presente trattazione viene per «L» utilizzata la rete dati più diffusa sul globo. Le funzionalità di questa rete vengono gestite e sfruttate attraverso i disponibili sistemi informatici, indicati con «A», in grado di stabilire collegamenti con determinati ambienti della rete. L’ambiente della rete utilizzato in questo esempio è una pagina destinata al prelievo di segnali audio che un apparato mette in rete in tempo reale. I dispositivi informatici come «A» sono in grado di arrivare in questo luogo e prelevare tale segnale. II segnale è prelevato da «A» viene poi inviato a più punti luce «C» attraverso la linea «X». Secondo il presente metodo è ugualmente possibile realizzare sistemi e impianti in cui ogni punto «C» è collegato ad una linea di alimentazione comune o separata già modulata in altri stadi o ubicazioni. L’invenzione prevede anche la possibilità di interfacciamento di ogni punto luce ad un diverso dispositivo informatico «A» collegato con la rete «L». Il punti luce dell’esempio sono in grado di utilizzarle il segnale di «X» per modulare raggi luminosi e la diffusione della luce modulata avviene dai sistemi di illuminazione irradianti da sei vetrine. La metodologia di trasmissione via luce nell’ambiente in questo caso è analogica basata sull’uso del segnale audio per modulare i flussi di corrente alimentanti sorgenti di luce. Le fonti di luce irradiano, come vettore, il segnale audio nell’ambiente. Secondo la presente invenzione ogni punto luce «C» può diffondere il suo segnale via luce a breve o a lunga distanza. Per ottenere buone prestazioni a lunga distanza il presente metodo prevede l’installazione dei punti luce modulabili in rilievo rispetto ai dispositivi captatoti fissi o mobili. La trasmissione da aree in rilievo consente anche di effettuare, con l’introduzione di parabole o sistemi lente, trasmissioni dirette a zone mirate senza correre il rischio di interferenze con altre fonti. La captazione dei segnali dalla luce viene effettuata mediante dispositivi «Y» dotati della sola forma di ricezione luminosa o mediante dispositivi ibridi in cui tale capacità di captazione è integrata in apparecchi con differenti funzioni o metodologie di comunicazione come ad esempio in dispositivi per la telefonia mobile a radiofrequenza. La captazione può essere effettuata anche con dispositivi che convertono l’energia luminosa in energia elettrica quali ad esempio celle fotovoltaiche. Ogni punto luce può essere equipaggiato con sistemi analogici o digitali di acquisizione di dati diretti alla rete come microfoni o lettori per identificare oggetti. [0015] At the base of the example represented in drawing 2, we have the use of a «L» network of distribution of signals interfaced with points that we call light points «C». The use of the word punto does not denote in the invention the necessary presence of point light sources. These points emit light that can be used to transport signals. The «L» distribution network function can also be performed by local devices connected to repeaters, wireless coverage systems, signal sources to be radiated by light. Each light point can be interfaced with several signals to be localized and vice versa, each signal to be localized can be interfaced to multiple light points. In the present discussion, the most common data network on the globe is used for "L". The functionalities of this network are managed and exploited through the available IT systems, indicated with "A", which can establish connections with certain network environments. The network environment used in this example is a page intended for picking up audio signals that a device puts on the network in real time. Computer devices such as "A" are able to arrive at this place and pick up this signal. The signal is taken from «A» and is then sent to several light points «C» via the line «X». According to the present method it is equally possible to realize systems and systems in which each point "C" is connected to a common or separate supply line already modulated in other stages or locations. The invention also provides for the possibility of interfacing each light point to a different computer device «A» connected with the «L» network. The light points of the example are able to use the «X» signal to modulate light rays and the diffusion of the modulated light takes place from radiant lighting systems from six windows. The methodology of transmission by light in the environment in this case is analogical based on the use of the audio signal to modulate the current flows feeding light sources. The light sources radiate, as a vector, the audio signal in the environment. According to the present invention, each light point "C" can diffuse its signal by light in the short or long distance. In order to obtain good long-distance performance, the present method involves the installation of modular light points in relief with respect to fixed or mobile devices. The transmission from areas in relief allows also to carry out, with the introduction of parabolas or slow systems, transmissions directed to targeted areas without running the risk of interferences with other sources. The capture of the signals from the light is carried out by means of «Y» devices equipped with the only form of light reception or by hybrid devices in which this capturing capacity is integrated in devices with different functions or communication methods such as for example in mobile telephony devices radiofrequency. The collection can also be performed with devices that convert light energy into electrical energy such as photovoltaic cells. Each light point can be equipped with analog or digital data acquisition systems directed to the network such as microphones or readers to identify objects.

Claims

1. Method of delocalizing signals of one or more sources characterized by the modulation of analogue light sources interfaced to one or more networks.

2. Signal delocalization method characterized by the use of modulated light sources with signals present on the territory.

3. Method of capturing light signals diffused in the environment coming from one or more networks characterized by the use of capturing devices enabled for telephony.

4. Method of capturing analogue light signals coming from one or more sources characterized by the use of photosensitive parts integrated in mobile phone enabled devices.

5. Method of capturing light signals coming from one or more networks characterized by the use of devices capable of converting light radiation into electric current.

6. Method of capturing light signals coming from one or more networks characterized by the use of photovoltaic cells.

7. Telecommunication method characterized by a network interfaced with light transmitters captured by photovoltaic systems.

8. Telephone connection method characterized by interfacing between one or more lighting systems and a telephone network.

9. Telephone connection method based on one or more light collection devices and audio signal collection system located in the area surrounding the devices.

10. Telecommunication method characterized by a mobile device capable of capturing light and a system for collecting surrounding inputs to it.

11. Telecommunication method characterized by a network interfaced with light transmitters on visible frequencies placed in relief with respect to the receivers.

12. Area characterized by the presence of a modulated light source and reader to identify objects interfaced to one or more networks.

13. Telecommunication system characterized by a modulated source of radiating light at the window.